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【學術精選】深入剖析電力安全!多角度對比幾大國標中橡膠絕緣電纜的絕緣電阻測試方法

來源: 作者(zhe): 時間:2023-10-18
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導讀



絕(jue)緣(yuan)電(dian)阻是表(biao)征電纜(lan)產(chan)品絕緣特(te)性的重(zhong)要指(zhi)標,它與電纜的電擊穿(chuan)能(neng)力或(huo)熱(re)擊(ji)穿的能力(li)、絕緣中的介(jie)質(zhi)損耗(hao),以(yi)及絕緣材料在(zai)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)下逐步劣(lie)化等,均存(cun)在密切(qie)聯(lian)係(xi)。橡膠(jiao)絕緣電纜由於其柔(rou)軟(ruan)性(xing)、耐(nai)扭(niu)曲性等(deng)優點被(bei)廣泛(fan)應(ying)用於(yu)需要(yao)移(yi)動、彎(wan)曲和扭轉的場合。相(xiang)關(guan)產品標準對(dui)產品絕緣電阻均(jun)有(you)明確的要求。目前,絕緣電阻的測試(shi)標準(zhun)有GB/T 3048.5—2007、GB/T 20637—2006,IEC 60092-350:2001、IEC 60092-350:2020、MT 818.1—2009、GB/T 29631—2013。


本(ben)工作對不同測(ce)試標(biao)準的測試方(fang)法進(jin)行對比(bi),分析(xi)其(qi)測試原理(li)和(he)方法(fa),能更加清(qing)楚(chu)地理解測試標準的意義(yi),保(bao)證(zheng)橡膠絕緣電纜在使(shi)用(yong)過(guo)程中安全(quan)可(ke)靠(kao)。


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精讀

相關產品標準

目前(qian)廣(guang)泛應用於市(shi)場(chang)的橡膠絕緣電纜主要有通用橡(xiang)套軟電纜、煤(mei)礦(kuang)用電纜、船用電纜和風(feng)能電纜等,其中(zhong)通(tong)用橡套(tao)軟電纜對絕緣電阻(zu)沒(mei)有要求。這(zhe)些(xie)電纜的相關標準分別是GB/T 5013—2008,JB/T 8735—2016、MT 818.1—2009,GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2020、GB/T 29631—2013等6個(ge)標準。其中,MT 818.1—2009、GB/T 29631—2013等標準的測試方法均引(yin)用了GB/T 3048.5—2007。而(er)GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2020等兩個(ge)標準均規定了絕緣電阻的測試方法。另(ling)外(wai),需(xu)注意(yi)的是(shi) GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2020兩個(ge)標準中,例行試驗(yan)和抽樣試驗的測試方法也(ye)與(yu)型(xing)式(shi)試驗的測試方法不同。本工作對這些標準的測試方法進行對比,結果見表1。


表1 相關標準的測試方法對比


由表1可知(zhi):


①GB/T 3048.5—2007中規(gui)定了每一(yi)線芯(xin)導(dao)體(ti)對其餘(yu)線芯和金屬(shu)層(ceng)(若有)進行測試時(shi),對於單(dan)芯無金(jin)屬層電纜,應浸入(ru)水中,測量導體與水(shui)的絕緣電阻;


②GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2020的型式試驗方法均規定(ding)了去(qu)除(chu)電纜所(suo)有外護(hu)層,至(zhi)少(shao)浸入恒(heng)溫(wen)水1h後(hou),對導體與水進行(xing)測試。再(zai)將(jiang)絕緣電阻換(huan)算(suan)成絕緣電阻常(chang)數(shu);


③GB/T 20637—2006,IEC 60092-350:2020的非(fei)型式試驗方法規定了每一線芯導體對其餘線(xian)芯和金屬層(若有)進行測試時,對於單芯無(wu)金屬層電纜,應浸入水中,測量導體與水的絕緣電阻。若(ruo)電纜芯數超(chao)過5芯,可針(zhen)對奇(qi)數層與偶(ou)數層進行測量(liang),並(bing)對奇數線芯與偶數線芯進行測量;如(ru)有需要,可對每(mei)一層的奇數線芯的第(di)一芯和最後一芯進行測量,再將絕緣電阻換算成絕緣電阻常數。

試驗部分


1



主要儀(yi)器(qi)及儀器的工作條件(jian)


ZC-90E型高絕緣電阻測量儀,測試電壓(ya)為500V。


2



不同(tong)標準樣(yang)品(pin)製(zhi)備的對比


根據(ju)GB/T 3048.5—2007,GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2001、IEC 60092-350:2020、MT 818.1—2009、GB/T 29631—2013的相關規定,本工作對比了5個標準的樣品製備(bei)方法,具(ju)體見(jian)表2。


由表2可以看出(chu),在絕緣電阻試樣製備方麵,MT 818.1—2009引用GB/T 3048.5—2007,GB/T 29631—2013引用GB/T 3048.5—2007,目(mu)前GB/T 3048.5—2007為(wei)最(zui)新(xin)版本標準,故(gu)沒有區別。在IEC 60092-350:2020抽樣試驗中,相對於GB/T 20637—2006和IEC 60092-350:2001,對試驗順(shun)序(xu)作出了明(ming)確的補(bu)充(chong)說明,應在交(jiao)流(AC)高(gao)壓試驗後進行抽(chou)樣試驗,且不能進行任(ren)何直(zhi)流(liu)(DC)高(gao)壓試驗。


表2 不同標準樣品製備的對比


3

不同標準試驗方法的對比


根(gen)據GB/T 3048.5—2007、GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2001、IEC 60092-350:2020、MT 818.1—2009、GB/T 29631—2013的相關規定,本工作對比了5個標準對不同試樣的規定,具體情況(kuang)見表 3。


表3 不同標準試驗方法的對比


由(you)表3中可以看出,根據GB/T 3048.5—2007、GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2001,IEC 60092-350:2020、MT 818.1—2009,GB/T 29631—2013,對於不同類型的樣品,試驗方法也不同,其主(zhu)要不同點(dian)為:①是否(fou)需要進行浸(jin)水試驗;②接(jie)線方式不同。


而GB/T 20637—2006例行試驗要求(qiu)與IEC 60092-350:2020抽樣試驗要求基本一致(zhi),GB/T 20637—2006型式試驗要求與IEC 60092-350:2020型式試驗要求基(ji)本一致。


4



不同標準的試驗結果對比


根據表3中不同標準試驗方法的區(qu)別(bie),分(fen)別選取(qu)長(zhang)度(du)為120m的YCP 450/750V 1×240;長度為380m的JEP J85/SC 0.6/1kV 3x25;長度為125m的MY 0.38/0.66kV 1×25;長度為250m的CEFR 0.6/1kV 24×1電纜作為試樣。分別按照(zhao)GB/T 3048.5—2007、GB/T 20637—2006例(li)行試驗(IEC 60092-350:2020抽樣試驗)、GB/T 20637—2006型式試驗(IEC 60092-350:2020型式試驗)進行試驗,測試不同樣品的絕緣電阻,測試結(jie)果見表4。


表4 采(cai)用不同標準測試不同樣品的絕緣電阻

ΜΩ·km


由表4可以看出,不同標準的試驗方法的測試結果略有不同:


①對於單芯有金屬層電纜:按照GB/T 3048.5—2007的測試結果(guo)最大(da),按照GB/T 20637—2006型式試驗(IEC 60092-350:2020型式試驗)的測試結果最小;


②對於2~5 芯有金屬層電纜:按照GB/T 3048.5—2007的測試結果最大,按照GB/T 20637—2006型式試驗(IEC 60092-350:2020型式試驗)的測試結果最小;


③對於單芯無金屬層電纜:按照GB/T 20637—2006型式試驗(IEC 60092-350:2020型式試驗)的測試結果最大,按照GB/T 3048.5—2007的測試結果最小;


④對於多(duo)芯無金屬層電纜:按(an)照GB/T 3048.5—2007的測試結果最大,按(an)照GB/T 20637—2006例行試驗(IEC 60092-350:2020抽樣試驗)的測試結果最小。

結論

當(dang)被測試樣品加(jia)上(shang)電壓後,會有充電電流、不可逆吸(xi)收(shou)電流、可逆吸收(shou)電流和泄漏電流(電導電流)等4種電流流經(jing)絕緣材料。泄(xie)漏電流是通過絕緣材料(liao)中自(zi)由離子和混(hun)雜的導電雜(za)質所形成,與施(shi)加電壓時間無關,在電場強度不高的情況下符(fu)合歐(ou)姆(mu)定律(lv),是影(ying)響(xiang)絕緣電阻的主要因(yin)素。另外,熱作用會(hui)使水分子滲(shen)透到(dao)聚(ju)合(he)物中,加大了聚合物內部導電離(li)子(zi)的數量,從而使絕緣電阻降(jiang)低。


由於橡膠絕緣材料內(nei)含有橡膠樹(shu)脂(zhi)、硫(liu)化(hua)劑(ji)、增(zeng)塑(su)劑、補強劑、填(tian)充劑等,分子鏈(lian)之(zhi)間(jian)的間隙(xi)較大,水分子可以輕易(yi)地滲透(tou)進入絕緣材料中。在浸水初(chu)期(qi),會有一定數量的水分子進入絕緣材料中,故對於單芯有金屬層的電纜來說(shuo),在空(kong)氣中對金屬層測試的結果比浸水1h後的測試結果大。


在橡膠絕緣材料混煉(lian)均勻(yun)的情(qing)況下,自由離子或混雜的導電雜質會隨(sui)機(ji)分布(bu)在絕緣材料中,長度越(yue)長,出現自由離子的概(gai)率(lv)越大,故對於多芯有金屬層的電纜來說,取長度為10m的樣品,在空氣中測試的結果比整(zheng)盤電纜在空氣中測試的結果略(lve)大,且比長度為10m的樣品浸水1h後測試的結果大。對於單芯無護套電纜來(lai)說,取長度為10m樣品浸水1h後測量的結果比整盤(pan)電纜浸水1h後測量的結果大。


接觸麵(mian)越大、長度越長,出現(xian)自由離子及(ji)導電雜質的概率越大,因此(ci)對於5芯以上有金屬層電纜,在空氣(qi)中層對層的測試結果最小。


試驗結果證明,測量橡膠絕緣電纜的絕緣電阻時,采用的標準不同測得(de)絕緣電阻的結果也不同,應嚴格(ge)執(zhi)行產品標準要求的試驗方法;另外對於船(chuan)用電纜,如采用GB/T 20637—2006進行例行試驗(IEC 60092-350:2020抽樣試驗)測試結果餘量較(jiao)小時,應用GB/T 20637—2006型式試驗(IEC 60092-350:2020型式試驗),避(bi)免(mian)按照型式試驗方法測得的結果不合格。



《電線電纜》1958年(nian)由國家新聞(wen)出版(ban)署(shu)批(pi)準正(zheng)式創刊(kan),上海(hai)市國(guo)有資(zi)產監(jian)督(du)管(guan)理委(wei)員(yuan)會主管,上海電纜研(yan)究(jiu)所有限(xian)公司(si)主辦(ban),是電線電纜行業(ye)應用類(lei)學(xue)術(shu)刊物(wu)。主要欄目有綜(zong)述(shu)、線纜產品、線纜材(cai)料、測試技術、敷(fu)設運行、工藝(yi)設(she)備和經驗交流等,報(bao)道(dao)國內外電線電纜行業的新理論(lun)、新方法、新技(ji)術、新成(cheng)果,歡(huan)迎來稿!

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